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キャビテーション気泡の音響化学効果を利用した次世代超音波治療技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J05347
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医用システム
研究機関東北大学

研究代表者

安田 惇  東北大学, 医工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード音響化学治療 / キャビテーション / 活性酸素 / キャビテーション気泡制御 / 活性酸素の効率的生成
研究実績の概要

音響化学治療では、A.音響化学活性物質を体内に注入し、がん組織に到達させ、B.超音波をがん組織に向け照射し、キャビテーション気泡と呼ばれる微小な気泡を発生させ、C.この気泡が激しく膨張、収縮を繰り返す際に活性酸素を生成し、その生成された活性酸素によってがん細胞を死滅させる。音響化学活性物質とは、超音波の作用によって活性酸素の生成を促進させる物質である。この治療手法では、活性酸素をがん組織のみに局在化させ、高率に生成させることが重要となる。局在化させる技術として超音波のエネルギーを集中させる高密度集束超音波 (High-intensity Focused Ultrasound : HIFU) がある。
本研究では、HIFUを用いた、活性酸素生成の局在化と高効率化を両立させる照射シークエンスの開発を目的とした。提案したシークエンスは、最初に極めて大きな強度の短い(数μsオーダー)超音波パルスを照射して、キャビテーション気泡を局在的に生成させ、その直後にキャビテーション気泡を生成させない強度の長い(1msオーダー)超音波バースト波を照射することにより、生成した気泡を激しく体積変動させ、活性酸素を生成するものである。キャビテーション気泡の生成と体積変動の各段階それぞれに最適な超音波照射を行うシークエンスである。
活性酸素生成の局在化と効率化を評価する手法として、局在化は有名な化学発光であるルミノール反応を用い、効率を算出するための定量は活性酸素によって溶液中のヨウ素イオンが酸化され吸光度が変化する現象(ヨウ化カリウム法)を用いた。結果として、提案したシークエンスによって、活性酸素は短軸4 mm、長軸10 mm程度の局在化させた範囲で生成されることが示され、また、活性酸素生成の効率化もすることができていることが証明された。これは、音響化学治療を実用化に大きく寄与するものであると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Quantitative assessment of reactive oxygen sonochemically generated by cavitation bubbles2015

    • 著者名/発表者名
      J. Yasuda, T. Miyashita, K. Taguchi, S. Yoshizawa, and S. Umemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 7S1 ページ: 07HF21-07HF21

    • DOI

      10.7567/jjap.54.07hf21

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shin-ichiro Umemura : Quantitative assessment of reactive oxygen sonochemically generated by cavitation bubbles2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Takuya Miyashita, Kei Taguchi, Shin Yoshizawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 音響化学治療のための活性酸素生成の高効率化シークエンスの検討2015

    • 著者名/発表者名
      安田 惇, 神保 勇人, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      第14回 日本超音波治療研究会(JSTU2015)(共催:第3回 超音波分子診断治療研究会
    • 発表場所
      高知市文化プラザかるぽーと(高知県高知市)
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 音響化学治療のためのTriggered HIFU でのキャビテーション気泡と活性酸素生成の効率化2015

    • 著者名/発表者名
      安田 惇, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      第36回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(USE2015)
    • 発表場所
      つくば国際会議場(エポカルつくば)(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Efficient generation of reactive oxygen species sonochemically generated by cavitation bubbles2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      2015 IEEE International Ultrasonics Symposium (IEEE IUS)
    • 発表場所
      Taipei International Convention Center No.1(Taipei, Taiwan)
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Generation of Reactive Oxygen Species in Rose Bengal Solution for Sonodynamic Treatment2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Hayato Jimbo, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Biomedical Ultrasound
    • 発表場所
      Qatar Science Campus Hall(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative Assessment of Reactive Oxygen Species Generation by Cavitation Incepted Efficiently Using Nonlinear Propagation Effect2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      20th International Symposium on Nonlinear Acoustics (20th ISNA)
    • 発表場所
      Ecole Centrale de Lyon(Lyon, France )
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Triggered HIFUを用いたローズベンガル水溶液中のキャビテーション気泡の高速度撮影2015

    • 著者名/発表者名
      安田 惇, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      日本超音波医学会第88回学術集会
    • 発表場所
      グランドプリンスホテル新高輪(東京都港区)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] EFFICIENT GENERATION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES USING TRIGGERED HIFU SEQUENCE FOR SONODYNAMIC TREATMENT2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      15th International Society for Therapeutic Ultrasound (ISTU)
    • 発表場所
      オランダ Utrecht
    • 年月日
      2015-04-15 – 2015-04-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] EFFICIENT GENERATION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES USING TRIGGERED HIFU SEQUENCE FOR SONODYNAMIC TREATMENT2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      15th International Symposium on Therapeutic Ultrasound (ISTU2015)
    • 発表場所
      Dom church(Utrecht, Netherlands)
    • 年月日
      2015-04-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative assessment of reactive oxygen sonochemically generated by cavitation bubbles2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Takuya Miyashita, Kei Taguchi, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      The 35th Symposium on UltraSonic Electronics (USE2014)
    • 発表場所
      東京 明治大学駿河台キャンパス
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] キャビテーション気泡の挙動と音響化学的に生成された活性酸素量の関係の検証2014

    • 著者名/発表者名
      安田 惇, 宮下 拓也, 田口 渓, 吉澤 晋, 梅村 晋一郎
    • 学会等名
      キャビテーションに関するシンポジウム(第17回)
    • 発表場所
      東京 東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effects of rose bengal on cavitation cloud behavior in optically transparent gel phantom investigated by high-speed observation2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Yasuda, Takuya Miyashita, Kei Taguchi, Shin Yoshizawa, Shin-ichiro Umemura
    • 学会等名
      168th Meeting of the Acoustical Society of America
    • 発表場所
      アメリカ合衆国, Indianapolis
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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